基于三维仿真的大型露天矿生产能力动态优化

为获得更为优越的露天矿生产能力, 提出了基于三维仿真的矿山产能动态优化方法。首先在传统产能验证方法基础上, 综合考虑矿山实际情况制定多组产能方案, 再利用三维仿真方法完成各方案进度计划的快速编制, 经统计基建剥离量、出矿品位、矿岩采剥量等基础数据, 计算获得各方案动态经济效益指标, 最终得到技术上可行、经济上最优的矿山生产能力。以某大型铜矿为例, 利用国内外普通验证方法获得了该矿山的估算日生产能力为10万吨, 参照预选的选矿设备要求制定了6种产能方案, 利用三维可视化的进度计划编排软件MineSched实施各方案, 通过比较内部收益率(IRR), 确定矿山最优日生产能力为15万吨, 较传统生产能力验证所得提高了约50%, 内部收益率增加了约3个百分点。     

深部巷道钻孔卸压机理及关键参数确定方法与应用

基于围岩强度参数衰减规律的室内试验结果,对FLAC3D应变软化模型进行了二次开发,以现场实测矿压显现规律作为已知特征值,反演了岩体力学参数。分析了深部巷道钻孔卸压机理,提出以应力转移效果及围岩变形控制效果作为卸压效果的直接评价指标,初步将卸压程度分为非充分卸压、充分卸压和过度卸压3类,系统研究了卸压钻孔参数(长度、直径和间排距)对深部巷道围岩稳定性的动态作用规律,提出了影响卸压效果的各关键参数的确定方法,完善了钻孔卸压技术体系。工程应用效果表明,采用卸压钻孔参数确定方法设计的卸压方案,围岩控制效果显著,且该方法简单易行。     

基于Sirovision节理岩体调查及岩体质量分级与支护研究

针对传统岩体结构信息测量方法工作效率低、岩体结构信息不准确、劳动强度大、危险系数大等问题,利用Sirovision岩石三维遥感测量系统对岩体结构面信息进行了测量分析.以沂南金矿-540中段左叉穿巷为工程背景,进行岩体结构面调查和岩体结构面数字化识别,对岩体结构面的产状、产状分布规律、优势节理等进行分析,并根据岩石RM ...     

Estimating dragline productivity using a graphic microcomputer program

ABSTRACT

Surface coal mine operators face decreasing dragline productivity as overburden depths increase. A number of digging methods can be employed to remove overburden at these greater depths. A graphical program which calculates required reach, average production rate, etc. can be utilized to select the digging method or combination of methods which will sustain the highest dragline productivity for a specific machine as overburden depth increases.

This paper will briefly describe the methodology and the interactive computer program utilized in applying the average production rate or index approach in this analysis. Results from a typical case 3tudy are included.     

矿山岩体破坏失稳预警云平台的搭建与应用

为实现矿山多源地质力学信息集成及矿山工程地质灾害预警,基于Java的轻量级框架Spring Boot及地理信息系统软件SuperMap搭建了一种包含矿山地质力学观测、监测数据可视化查询、岩体破坏失稳预警及预测3个模块的矿山岩体破坏失稳预警云平台,并将其应用于大孤山铁矿。研究表明:①以倾斜摄影测量数据、地质钻孔数据为基础建立了矿山三维模型,基于该模型开发了距离测量、面积测量、坡度测量、岩体结构面识别统计等功能,并结合Hoek-Brown准则建立了矿山岩体力学参数数据库,实现了岩体力学参数空间分布的三维可视化;②针对矿山环境复杂、监测设备及监测数据类型多样的特点,建立了高效、稳定的矿山多源监测数据实时远程传输与存储方法,实现了矿山多源监测信息在统一平台下的可视化查询;③基于矿山监测数据,分别应用模糊综合评价方法及时间序列模型对岩体破坏失稳的风险等级及监测数据未来的发展趋势进行了评级和预测,实现了岩体稳定性评价,为矿山灾害防控提供了决策依据。     

深埋矿体移动带三维圈定方法及应用

针对深埋矿山开采移动带二维圈定方法工作量大、精度低且难以满足日益增长的经济效益需求的问题,提出了一种深埋复杂矿体移动范围三维确定方法。结合沙岭金矿千米深井工程实例,在移动范围确定过程中,借助先进的3D建模技术获得三维矿山模型。该模型可以实现各类地质体的可视化,直观地展示其形态与产状,清晰地反映各构成因素间的相互关系。在3D模型中截取的特征剖面与经典移动带圈定岩移参数获取方法相结合,能轻松获得各特征剖面上的岩移参数值。通过给定的岩移参数值进而确定各特征剖面上的地表移动边界点,将各移动边界点连接即可实现矿山移动范围的圈定。研究结果表明,基于三维地质建模技术的移动带圈定方法合理可行,确定的纱岭金矿地表移动带能够兼顾安全生产与经济效益,为矿山生产开发奠定了有益基础,为类似矿山提供了有益借鉴。     

Identification of indurated siltstone layers in advance of oil sands mining

Abstract

Indurated siltstone layers within both overburden and oil sands adversely affect rock handling productivity and maintenance at the Suncor mine. Drill performance monitoring and borehole geophysics have been used in the past to locate and characterize these hard layers at Suncor. The capabilities of both analog-and digital-based drill monitoring systems for the characterization of rock hardness are reviewed with reference to, Suncor and other mine studies. Particular reference is given to the alternative drilling-derived parameters to identify such zones and focuses on current studies at Suncor. This work relates to the development of diggability criteria and the subsequent ability to generate depth contour and thickness isopach plans for difficult bucket wheel and shovel digging conditions for mine planning.     

三维激光扫描在矿区边坡地质调查中的应用

岩体结构面对露天矿山岩质高陡边坡的整体稳定性有重大影响,在详述Optech公司ILRIS-3D激光扫描仪的工作原理和使用方法及相关处理软件的基础上,以攀枝花兰尖铁矿兰营徐露天采场为例,介绍了三维激光扫描仪在矿区岩体调查统计中的应用。实践证明三维激光扫描技术具有高精度、高效率、完全非接触测量的特点,能为采场高陡边坡的稳定性研究提供依据,具有良好的实用性。     

司家营露天矿边帮潜在破坏模式分析及重点区域治理方案

利用RG电视测井仪和3GSM三维岩体不接触测量技术,对采场进行了矿岩体裂隙和结构面数字摄影测量,分析了边坡岩体结构面特征。以典型剖面为例进行了滑坡赤平极射投影运动分析,对采场边坡潜在破坏模式进行分区,结合FLAC^3D软件的矿区边坡整体及重点区域稳定性分析结果,提出了适用于该矿山的边坡加固方案,并通过数值计算分析确定具体优化参数及最终境界锚固方式。研究结果表明:矿区东帮N24～N28线为重点治理区域,其主要破坏模式为顺层滑移,即平面破坏模式,原有加固方式存在优化空间。     

高陡边坡岩体结构数字识别及分析

采用先进的 ShapeMetriX3D 岩体三维非接触测量系统,对露天矿山高陡边坡岩体结构面进行摄影测量,从不同的角度来对指定的区域进行成像,对同一位置边坡的2个角度的照片进行3D模型合成,使用JMX Analyst模块对生成的3D模型进行岩体结构面以及裂隙等的标识解译,同时对获取到的结构面进行分组,对同组结构面数据进行统计分析,得到各种结构面几何信息的详细数据,有效地解决了高陡边坡岩体结构面人工采集危险性高、难度大的问题,为采场高陡边坡稳定性研究分析提供更加真实、可靠的数据支持。     

基于三维激光扫描技术的某金矿采场体积测量与计算

为提高黄金矿山采场验收测量精度与工作效率,以山东某黄金矿为例,应用三维激光扫描技术代替传统测量方法对该矿地下采场体积进行测量和计算。根据三维激光扫描测量模式,分析了激光扫描数据处理流程,构建了测量误差分析模型,研究了测量误差、采样间隔对采场体积计算的影响以及三维激光扫描数据格式转换与数据共享机制,探讨了三维激光扫描数据在SURPAC软件中的应用以及不同等高线间距、抽稀间距对采场体积计算精度的影响。研究表明:利用三维激光扫描技术能够快速精确获取采场三维空间数据,构建采场三维精细模型;为进一步提高采场体积的计算精度,可将三维激光扫描数据采样间隔设置为50~200 mm,等高线间距应小于0.5 m,抽稀间距不宜大于1.5 m。     

矿井避难硐室的热负荷计算与分析

通过对影响避难硐室热负荷各种因素的分析,基于半无限大物体传热模型,建立了避难硐室的传热计算微分方程。分别采用解析法、一维传热数值解法和三维数值解法对硐室岩体的传热进行了计算与对比,与此同时,研究了岩体初始温度、岩体热物性和舱体控制温度等参数对硐室热负荷的影响。结果表明：一维传热数值解法可用于硐室岩体计算;岩体的初始温度和岩体的热扩散系数对硐室热负荷的影响显著,在硐室设计前必须对岩体温度和热扩散系数进行详细测量。该研究工作可对于避难硐室的结构设计和制冷量的确定提供参考。     

基于三维激光扫描技术的爆破块度识别

为快速、准确的统计现场爆破块度,提出了基于三维点云的爆破块度识别方法。利用三维激光扫描仪获取爆堆点云数据,通过ICP配准、SOR降噪和体素下采样进行点云预处理,采用RANSAC平面拟合对预处理后的点云数据进行初始分割、基于点云密度的DBSACAN算法进行聚类,识别岩块轮廓。通过计算聚类后岩块点云的三维凸包和OBB方向包围盒,获得爆堆点云中所有岩块的体积和最长粒径。结果表明：在室内试验中基于三维点云的爆破块度识别方法与直接测量法相比获取的体积平均相对误差为4.61%,粒径平均相对误差为4.75%;在现场测试试验中的平均识别准确率为80.4%,获得的爆破块度统计结果对爆破参数优化具有一定的参考作用。     

Slopes design in surface mines

ABSTRACT

Slopes design is part of surface mine planning Methods of slopes design are described in three parts. Overall slope angles are derived from geological, structural geomechanical, and water table data during the feasibility stage Variations of the safety factor to changes in slope angle are described in both cases of jointed rock mass and continuous rock mass Influences of slope curvature and underground workings upon stability are also mentioned Selection of basic slope types (geometry of benches) is then discussed. The problem of haul road insertion in the pit walls while saving slopes stability is tackled and a method proposed.     

Sirovision节理岩体遥测系统误差分析与修正方法

采用Sirovision节理岩体遥测系统进行岩体结构数据分析。为了获得更为精确的统计结果,首先对该系统的现场测量及数据分析流程进行了研究,介绍了该系统设备的组成及工作原理,分析了采用该系统进行节理岩体调查和分析时的误差主要来源,并将其归纳为拍摄操作误差、控制点坐标误差以及节理识别误差等几类;然后针对不同的误差来源,开展相应的误差标定试验,分析误差产生的原因及其对调查分析结果的影响程度,提出了减小误差的措施,实现了对调查分析结果的修正;最后基于修正后的Sirovision节理岩体调查及分析方法对焦家金矿典型岩体进行了岩体结构调查与分析,完成了岩体三维模型的重构与结构面信息的提取,并将调查分析结果与手工测量结果进行了对比分析,结果表明,基于修正后的Sirovision节理岩体调查及分析方法获得的数据与实际情况吻合良好,能够达到节理岩体调查所需的精度。参照所获取的节理空间分布形态对焦家金矿岩体的不稳定结构（楔形体结构）进行了分析,可为矿山岩体稳定性分级和确保矿山安全生产提供依据。     

Damage in rock under explosive loading: Implementation in DYNA2D of a TCK model

Abstract

The rock fragmentation, that allows its mining, is the main objective pursuited in blasting. The purpose of this paper is to review a material model to which a rock under an explosive detonation may respond. A well-known model, TCK, to compute damage, previous to rock fragmentation, has been analysed. A source code to implement the model has been written, and the logical secuence of necessary operations for the computer coding is described in detail.     

Development of a 3D geologic model and database for dragline mine planning on a microcomputer

ABSTRACT

There are a large number of variables that must be taken into account for the development of a dragline mine plan. This is especially true for mining in mountainous terrain, where the geology and topography may be complex. As a result, the manual mine planning process can be very tedious and time consuming

An interactive computer package was developed in order to aid the engineer with dragline mine planning on a PC based system. This package employs recent advances in 3D computer graphics and 3D geologic modelling to help with the visualization of the mine plan and to speed up the planning process

One of the main difficulty with the development of mine planning software for microcomputers is due to the limited amount of available RAM (Random Access Memory). This, in turn, affects the speed of information retrieval from the database and the speed of data processing. A compact geologic and mine model and an efficient database were developed to overcome these limitations. These components where then used as the foundation for the development of a total interactive mine planning package.     

九仗沟金矿采场岩体稳定性分析及参数优化

为了研究采场稳定性分析方法与参数优化方法,对嵩县山金矿业有限公司九仗沟金矿试验采场进行了工程地质调查、数字摄影、矿岩力学试验等工作,获取了表征矿山岩体质量的多种指标。利用三维数字摄影测量系统（ShapeMetrix3D）对九仗沟金矿100中段进路采场岩体进行现场节理信息采集,分析得到采场岩体结构面产状、节理间距、节理组数、结构面体密度等参数。在此基础上,结合钻孔窥视及岩石力学试验数据信息,采用岩体地质力学分类（RMR）和巴顿岩体质量（Q）分类方法对采场岩体稳定性进行分级。根据获取的指标,利用Mathews图表法对试验采场的跨度进行优化设计,分析认为实际生产中应严格将进路采场跨度控制在7.5 m以下,以保证进路采场稳定性。     

基于径向基函数曲面的矿体隐式自动三维建模方法

矿体三维建模与可视化是矿山信息化与数字矿山的核心内容。目前国内外矿业软件普遍采用基于序列剖面或中段平面矿体边界多边形连接的显式矿体建模方法,建模过程需要大量人工交互且数据更新后模型重建困难。引入径向基隐函数,提出一种基于隐式曲面的矿体自动建模方法。该方法无需手工圈定矿体边界,直接基于钻孔化验数据进行空间插值,自动构建矿体三维模型曲面,并能针对夹石体自动单独建模;作为建模参数,边界品位重新设定后可自动更新重建矿体三维模型。针对某矿山数据进行了不同边界品位的矿体自动建模实验,与显式方法建模结果对比表明,基于径向基函数隐式曲面的矿体建模方法自动化程度高、模型光滑且无拓扑错误,可为国内数字矿山与地学三维软件的研发提供新方案。     

新疆准东露天煤矿单一巨厚煤层复合边坡空间形态优化

针对单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡稳定性及空间形态问题,以新疆准东露天矿为工程背景,采用刚体极限平衡和FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了露天矿复合边坡的稳定性及空间形态,分析了复合边坡的潜在滑动模式及稳定性规律,确定了采场与排土场的最大安全距离。研究结果表明:新疆准东露天矿采场最终边坡角为34°,排土场边坡角为23°,排土场与采场安全距离为150 m时满足安全性与经济性要求;单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡的滑坡模式为沿排弃物内部的圆弧滑动和以坡体出露弱层面为底界面的组合滑动;在岩体自身重力作用下,单一巨厚煤层露天矿土—岩复合边坡破坏形式为拉张—剪切复合型。